38. Обмен газов в легких.Транспорт газа кровью

Переход О₂ из альвеолярного воздуха в кровь и СО₂ из крови в аль-веолы происходит только путем диффузии. Движущей силой диффузии являются разности (градиенты) парциальных давлений (напряжений) О₂ и СО₂ по обе стороны альвеолярно-капиллярной мембраны или аэроге-матического барьера. Напряжение газов в различных средах представлено в табл. 6.

Кислород и углекислый газ диффундируют только в растворенном состоянии, что обеспечивается наличием в воздухоносных путях водяных паров, слизи и сурфактантов. В ходе диффузии через аэрогематический барьер молекулы растворенного газа преодолевают большое сопротивле-ние, обусловленное слоем сурфактанта, альвеолярным эпителием, мембра-нами альвеол и капилляров, эндотелием сосудов, а также плазмой крови и мембраной эритроцитов.

Диффузионная способность легких для кислорода очень велика. Это обусловлено огромным числом (сотни миллионов) альвеол и большой их газообменной поверхностью (около 100 м²), а также малой толщиной (около 1 мкм) альвеолярно-капиллярной мембраны. Диффузионная способность легких у человека примерно равна 25 мл О₂ в 1 мин в расчете на 1 мм рт. ст. градиента парциальных давлений кислорода. Учитывая, что градиент рО₂ между притекающей к легким венозной кровью и альвеоляр-ным воздухом составляет около 60 мм рт. ст., этого оказывается достаточно, чтобы за время прохождения крови через легочный капилляр (около 0,8 с) напряжение кислорода в ней успело уравновеситься с альвеолярным рО₂.

Диффузия СО₂ из венозной крови в альвеолы даже при сравнительно небольшом градиенте рСО₂ (около 6 мм рт. ст.) происходит достаточно легко, т.к. растворимость СО₂ в жидких средах в 20 – 25 раз больше, чем у кислорода. Поэтому после прохождения крови через легочные капилляры рСО₂ в ней оказывается равным альвеолярному и составляет около 40 мм рт. ст. Дыха-тельная функция крови прежде всего обеспечивается доставкой к тканям необходимого им количества О₂. Кислород в крови находится в двух агре-гатных состояниях: растворенный в плазме (0,3 об. %) и связанный с гемо-глобином (около 20 об. %) – оксигемоглобин.

Отдавший кислород гемоглобин считают восстановленным или де-зоксигемоглобином. Поскольку молекула гемоглобина содержит 4 частицы гема (железосодержащего вещества), она может связать четыре молекулы О₂. Количество О₂, связанного гемоглобином в 100 мл крови, носит назва-ние кислородной емкости крови и составляет около 20 мл О₂. Кислород-ная емкость всей крови человека, содержащей примерно 750 г гемоглоби-на, приблизительно равна 1 л.

Каждому значению рО₂ в крови соответствует определенное про-центное насыщение гемоглобина кислородом. Кривую зависимости про-центного насыщения гемоглобина кислородом от величины парциального напряжения называют кривой диссоциации оксигемоглобина (рис. 43). Анализ хода этой кривой сверху вниз показывает, что с уменьшением рО₂ в крови происходит диссоциация оксигемоглобина, т.е. процентное содер-жание оксигемоглобина уменьшается, а восстановленного – растет.

В различных условиях деятельности может возникать острое сниже-ние насыщенности крови кислородом – гипоксемия. Причины гипоксемии весьма разнообразны. Она может развиваться вследствие снижения рО₂ в альвеолярном воздухе (произвольная задержка дыхания, вдыхание воздуха с пониженным рО₂), при физических нагрузках, а также при неравномер-ной вентиляции различных отделов легких.

Транспорт СО₂. Образующийся в тканях СО₂ диффундирует в тка-невые капилляры, откуда переносится венозной кровью в легкие, где пере-ходит в альвеолы и удаляется с выдыхаемым воздухом. Углекислый газ в крови (как и О₂) находится в двух состояниях: растворенный в плазме (около 5 % всего количества) и химически связанный с другими вещества-ми (95 %). СО₂ в крови находится в виде угольной кислоты (Н₂СО₃), солей угольной кислоты (NаНСО₃) и в связи с гемоглобином (НbНСО₃) – 4,5 об. %. В крови тканевых капилляров одновременно с поступлением СО₂ внутрь эритроцитов и образованием в них угольной кислоты происходит отдача О₂ оксигемоглобином. Восстановленный Нb легко связывает водо-родные ионы, образующиеся при диссоциации угольной кислоты. Таким образом, восстановленный Нb венозной крови способствует связыванию СО₂, а оксигемоглобин, образующийся в легочных капиллярах, облегчает его отдачу. В состоянии покоя с дыханием из организма человека удаляется 230 – 250 мл СО₂ в 1 минуту. При удалении из крови СО₂ из нее уходит примерно эквивалентное число ионов водорода. Таким порядком дыхание участвует в регуляции кислотно-щелочного состояния внутренней среды организма.